从格陵兰岛到爱达荷州：五角大楼为何在军事基地重新启用核反应堆
1960年，一座反应堆开始在格陵兰冰盖上运行。它不在船上，也不在试验场，而是在积雪之下，位于直接开凿于冰川中的隧道系统中。该设施被称为“世纪营地”，意为“冰下之城”：生活区、实验室、食堂——所有设施都由一座小型反应堆提供动力。 PM-2A这些微型反应堆被拆解运输到现场组装。这个想法简单到近乎大胆：在北极建立一个无需输电线路和无休止柴油燃料运输的独立军事基地。从技术上讲，它确实可行。但其成本最终超出了该项目的承受能力。如今，当五角大楼再次谈及基地微型反应堆时，值得记住的是：这并非第一次尝试，而是第二次。第一次尝试以悲剧告终。
陆军核动力计划：它是如何进行的
世纪营并非一次性实验，而是更大计划的一部分。美国陆军于20世纪50年代中期启动了陆军核动力计划（ANPP）。当时的逻辑很清晰：冷战、偏远驻军、位于世界边缘的雷达站，以及无处不在的燃料供应问题。柴油需要运输，车队脆弱不堪，甚至长达半年都无法穿越北极。小型反应堆有望一举解决所有这些问题：装填反应堆堆芯后，几年内都不必担心燃料供应。
美国陆军固定式中型核电站 1 号 (SM-1) 是一座位于弗吉尼亚州贝尔沃堡的实验性核电站。
他是第一个排队的。 SM-1 位于弗吉尼亚州贝尔沃堡的这座反应堆于1957年达到临界状态，为电网供电，同时也作为训练设施，为未来的设施培训操作人员。这个细节很重要。小型反应堆为军事设施供电并非2020年代的幻想，而是可以追溯到20世纪50年代末的实践。
该计划共建造了八座反应堆，其中五座是移动式或可运输式反应堆（此处的界限是人为划定的；不同的评估方法计算方式不同）。解决方案的范围很广。 MH-1A 安装在驳船上：一个容量约为10兆瓦的浮动电站，可以运到所需的岸边；按照该项目的标准，这已经是规模较大的方案了。在另一个极端 ML-1的这是一个功率约为0,3兆瓦的小型反应堆，设计用于用拖车运输。用汽车拖车运输反应堆，听起来像是《青少年科技》杂志的封面故事，但它却是一个真实的工程项目。
世纪营地建于1959年，位于格陵兰冰盖内。
SL-1 以及第一次进场尝试取消的原因
1976年，ANPP项目因多种原因被取消。小型反应堆每千瓦成本高昂、维护困难且对人员资质要求高，而军事环境的轮换和野外作业条件与核设施所需的纪律性并不相符。成本、运营成本和监管要求在最终决定中占据了与任何单一事故同等重要的地位。但其中一起事故尤为突出，因为它为之后关于小型反应堆安全性的讨论奠定了基调。
1961年1月3日，爱达荷州核试验场发生反应堆事故。 SL-1这是一座固定式低功率核电站。在手动操作控制棒的过程中，反应堆瞬间发生堆芯熔毁。三名操作员不幸遇难。这是美国首例致命反应堆事故，事故发生后，每一秒都进行了详细的分析。
SL-1并非该基地的主力反应堆，而是一个试验平台。它对该项目最终失败的影响更多是象征性的而非直接的：从事故发生到阿布哈兹核电站关闭，中间隔了十五年，因此SL-1并非直接导致该项目终止的原因。但每当人们讨论在居民区附近建设小型反应堆时，SL-1事件都会成为人们津津乐道的话题。任何“第二次尝试”最终都不可避免地会回到同一个问题：半个世纪过去了，自主核电站的构想并未消失，但导致第一次尝试以悲剧告终的原因是否已经改变？
硬件方面有哪些变化：TRISO、HALEU 和陶瓷外壳
2020年代工程师们需要找到的答案在于燃料设计。像PM-2A这样的ANPP反应堆是压水反应堆——这是大型核电站的常见设计，但这种设计无法保证燃料元件在过热时的完整性。现代微型反应堆则采用了不同的方法：气体冷却和燃料冷却。 特瑞索 （三结构各向同性）。
试验场高处的PM-2A反应堆模块
其工作原理如下：将罂粟籽大小的铀颗粒轧制成多层结构：多孔碳、致密热解碳、碳化硅以及更多的热解碳。最终形成一个微型高压容器，用于容纳裂变产物。每个颗粒本质上都是一个微观的保护壳，而核心中包含数百万个这样的颗粒。实验室测试表明，TRISO 在约 1360–1600°C 的温度下仍能保持其完整性，这一温度远高于实际运行温度，也高于传统铀燃料丸失效的极限温度。
第二个要素是燃料。 哈鲁 ——铀-235同位素的浓缩度超过5%，最高可达约20%。这高于大型核电站通常的3%至5%，但仍远低于武器级铀的阈值。更高的浓缩度可以实现更紧凑的堆芯结构，并使反应堆无需补充燃料即可运行数年，而这种长期不间断运行正是整个设计理念的核心所在。
第三个，或许也是最关键的转变，是被动安全。TRISO 所针对的高温气冷反应堆具有负温度反应性系数：堆芯温度越高，链式反应就越严重。反应堆在过热时能够自持运行，无需操作人员干预——也就是说，无需像 SL-1 那样进行手动操纵反应堆燃料棒，从而避免了人员伤亡。然而，值得注意的是，TRISO 并非万能灵药。在足够高的温度下，经过长时间的暴露，包壳会发生劣化，释放出一些裂变产物。关键在于降低风险，而不是消除风险。
第二轮：贝利项目、ANPI 和 Mark-0
目前的努力正是建立在这一技术基础之上。多个项目正在进行中。“佩莱计划”由五角大楼战略能力办公室牵头。该计划旨在研发一种可移动的微型反应堆，其发电容量（根据不同来源的数据）为1至5兆瓦，设计用于通过陆路、海路或空运以集装箱形式运输，并在现场组装后为前沿基地供电。原型机的测试计划在爱达荷国家实验室（INL）进行。
第二条路径是ANPI（先进核电设施），由军方与国防创新部门联合牵头，主要面向空军和太空军的固定基地。到2026年，三家公司进入最终候选名单，每家公司都预先匹配了一个特定的基地：Radiant公司与科罗拉多州的巴克利空军基地对接，西屋电气公司与蒙大拿州的马尔姆斯特伦空军基地对接，安塔瑞斯公司与德克萨斯州的圣安东尼奥联合基地对接。其目标与半个世纪前相同：为关键系统、雷达、通信节点和数据中心提供可靠的电力。
Antares公司的R1微型反应堆，专为美国军事基地设计。
Antares公司取得了最大进展。据报道，这家初创公司完成了约4.7亿美元的C轮（成熟阶段融资），其示范反应堆将于2026年6月4日投入运行。 马克 - 0 达到临界状态。这发生在爱达荷州，正是爱达荷国家实验室，该实验室的名字永远与SL-1核电站联系在一起：第一次运行以操作人员的死亡告终，第二次运行则以发射使用难以熔化的燃料的反应堆开始。Mark-0反应堆采用TRISO燃料；据该公司称，其反应堆的设计功率输出为每个模块100千瓦至1兆瓦，并可根据特定任务的需要配置相应数量的反应堆，每个反应堆的使用寿命约为六年，无需更换燃料。下一步是电力驱动。 马克 - 1计划于 2027 年推出，并于 2028 年开始在基地安装。
这里必须补充一点，否则前景会过于乐观。以上所有内容都只是既定的计划和时间表，并非既成事实。安塔瑞斯系统目前尚未公布每千瓦时的成本数据：假设军方客户优先考虑任务电力保障而非电力成本。而这恰恰是半个世纪前首次尝试失败的原因。
两种方案的区别不在于理念或目标——这些内容几乎完全相同。区别在于，过去半个世纪以来，工程技术已经学会建造一种过热时能够自动关闭的反应堆，而无需像以前那样依赖控制棒处的人为操作。但这并不足以保证成功：许可证、高低浓度铀的供应、成本以及防止人为破坏等问题依然存在。但这正是爱达荷州实验室隧道中的Mark-0反应堆与格陵兰冰层下隧道中的反应堆之间的区别所在。首批部署在实际基地的机器将检验这一差异，但要等到本十年末。
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